Tank模型在中小河流洪水气象风险预警中的应用

结合蒲河流域的气候条件和洪水特性，利用Tank模型模拟了该流域2019～2020年10次暴雨洪水过程，构建了适用于该流域的概念性暴雨致洪气象风险预警模型，并进行仿真模拟和精度评定。结果表明，改进后的水箱模型能直观地模拟出石角水文站不同时间尺度、不同基础水位条件下的水位变化过程曲线，能减少面雨量阈值的不确定性，预报精度为乙等；根据模拟结果逐级发布气象风险预警，技巧评分和命中率为100%;平均预警发布时间提前3 h以上，可代入预测降水进一步延长洪水预报预见期。     

嫩江与第二松花江洪水相互顶托影响研究

干支河流交汇河段洪水遭遇时河道水位壅高,形成洪水顶托,致使河道断面水位流量关系复杂,增加河道防洪难度。以东北松花江流域嫩江和第二松花江(简称二松)在三岔河口处交汇为例,基于嫩江大赉站、二松扶余站多年实测洪水资料筛选顶托典型年,分析顶托典型年两水文站异常的水位流量关系,并定性定量研究了不同量级下洪水相互顶托程度。结果表明,嫩江较易受到二松洪水的顶托作用。当大赉站流量较大时,扶余站流量变化对大赉站顶托量影响较小,在大赉站流量大于3 000m3/s时,对大赉站的顶托量在0.5m以下;当大赉站流量较低时,随着扶余站流量的增大,顶托量逐渐增大,当大赉站流量小于3 000m3/s时,大赉站顶托量最大可达4.8m。     

基于防灾能力的山洪灾害预警指标估算模型及应用

针对流域下垫面条件和河道条件等复杂地貌特征对山洪灾害预警指标确定影响较大的问题,以多种分布函数拟合极端降水序列,并考虑土壤产流能力、河道槽蓄水量等因素,通过模糊综合评价法量化小流域内防灾对象的防灾能力,提出基于防灾对象防灾能力的山洪灾害预警指标估算模型。选用罗敷堡小流域源头村二组作为防灾对象,利用该模型确定不同土壤湿度下各预警时段的预警指标范围;并将该模型结果、水位流量反推法结果分别与时段特征雨量进行对比检验,结果表明该模型所求山洪灾害预警指标范围合理可靠,可用于山洪灾害预警预报。     

2011～2050年松花江流域径流预估

针对全球气候变暖难以利用水文模型评估大尺度流域径流对气候变化的响应,以松花江流域为例,基于人工神经网络模型,根据全球气候模式ECHAM5/MPI-OM在三种排放情景下对该流域2011～2050年的气候做了预估,并计算了佳木斯站流量变化.结果表明,该站在三种排放情景下年平均流量的年际、年代际变化不明显、周期特征不相同、季节平均流量变化不一致.该法模拟可靠,预报精度高,可用于大流域气候变化影响评估.     

不同降水频率下淮河流域洪涝灾害风险评估

流域洪涝灾害风险评估是保证地区安全和可持续发展的重要前提,为探讨不同降水频率下淮河流域的洪涝灾害风险变化,结合洪涝灾害的形成和影响因子,建立了包括洪涝危险性、暴露性和脆弱性的指标体系,采用层次分析法及加权综合法构建了暴雨洪涝灾害风险评估模型,实现了洪泽湖以上的淮河中上游区域洪涝风险的定量评价和区划。结果表明,洪涝灾害多发于淮河中上游干流蓄洪区,中高风险区集中分布在流域中部,低风险区分布在流域北部及北部偏西。随着降水频率的增加(12.5%～62.5%),最大日降水量在东部逐渐降低,西南部呈现增加趋势,其高值区由南向北移动;由于脆弱性和暴露性的影响加强,不同降水频率综合风险区划变化表现为风险高值区面积占比先降低后增加,由5.1%减至2.8%又增至15.1%,风险中低值区逐渐转变为中高值区,中低值区面积占比由34.8%减至22.6%,中高值区由28.1%增至35.6%;总体呈现"东部遇水小灾,西部及南部高值区遇涝大灾,北部及北部偏西较安全"的空间分布变化格局。研究结果可为淮河流域的暴雨洪涝防灾减灾工作提供一定的参考价值。     

局地暴雨对南水北调中线水位流量的影响

为准确分析短历时强暴雨对渠道水位流量的影响,以南水北调中线北拒马河节制闸区域为例,建立考虑降雨过程的一维非恒定流仿真模型,设定不同的雨区覆盖范围,模拟了降雨频率P=1%、降雨历时120min典型设计暴雨下渠道的响应过程。仿真表明,暴雨使雨区上游流量减小,距离雨区越近,减幅越大;使雨区内渠道的流量增大,且距离雨区中心越近,增幅越大。暴雨过程中,无论雨区范围大小,最大水位升幅均出现在北拒马河节制闸闸前,幅度与暴雨强度相关,降雨频率P=1%、降雨历时120min暴雨条件下为0.09m。暴雨结束后,随雨区覆盖范围的差异,北拒马河节制闸的闸前水位分别呈现下降、不变或上升趋势。当雨区范围达76km时,水位开始上升;当雨区范围达180km时,水位历时48h升至预警水位。     

浦东新区内河防洪警戒水位核定

随着浦东新区社会和经济的迅速发展、水利建设和防汛设施不断完善,全区江河水情及工情都发生了变化,现行内河防洪警戒水位标准已不能满足需要,因此需重新检验和制订相适应的警戒水位。为对城市防洪中暴雨引起的河道水位雍高进行预警,结合浦东河道水系,将全区划分成3个区域;将现有水位遥测站与区域空间分布相结合,选取各区域代表水位站;对各代表水位站的特征水位值做经验频率计算,得到常遇洪水位;根据各代表站的常遇洪水位,结合所在区域的水面积、河道防洪能力及社会经济条件等,综合核定得到各区域的警戒水位。新的警戒水位可满足需求,在汛期中有效地减少警戒水位超限次数。     

基于Jason-2测高数据的新西兰陶波湖水位变化监测

为研究新西兰陶波湖水位变化情况,应用水位实测数据评价Jason-2卫星测高数据获取的湖泊水位精度,分析2008年12月至2015年11月陶波湖的水位变化,并进一步探讨水位变化与降水量之间的关系。结果表明,卫星测高数据得到的湖泊水位可信度较高,7年来陶波湖平均水位为356.6m,总体较为平稳,波动不大。受降水、气温、积雪融水等多方面因素的影响,陶波湖春季水位最高,夏季其次,冬季再次,秋季水位最低。陶波湖的水位变化与降水量有明显的相关关系,滞后3个月的降水对水位影响最为显著,且在年尺度上,年平均水位变化与年降水变化统一。     

基于一维水动力学的水位流量关系研究

针对传统方法研究水位—流量关系时忽略了河道洪水涨落、水流不稳定性等因素的影响,基于天然河道一维水动力学方程—圣维南方程及曼宁公式,提出稳定流比降与附加比降的计算方法,建立洪水涨落情况下的水位流量关系理论计算公式;针对该方法最大流量与最高水位重合的问题,采用相应校正方法提高了洪峰流量的计算精度,最后以西江流域梧州站为例,验证了该方法的合理性。结论表明,该方法能够准确推求洪水涨落下的水位—流量关系,为水位与流量相互转换提供一条新途径。     

基于Mike11的双支流河道中支流流量变化对下游水温的影响

天然河道中支流流量的变化会对下游河道水流的水温分布产生一定程度的影响,进而影响河道的水生态平衡及水生物分布。以新疆开都河中一段天然河道为例,运用Mike11软件结合影响河道水温变化的因素,建立了一维水温数值模型,研究了4~8月天然河道在双支流汇入情况下,支流流量变化对河道水流月平均升温的影响。结果表明,一定流量范围内,对于温度均匀水体上游支流流量小于下游支流流量时,有利于主河道水温升高,且支流流量越大越不利于河道水温的上升;通过控制支流流量,利用支流间的相互影响可在一定程度上调节河道水温分布,对改善水生生物环境具有积极的意义。     

基于API水文模型的动态临界雨量山洪预警方法及应用

基于API水文模型的动态临界雨量计算方法及山洪预警技术,考虑前期影响雨量、累计雨量、降雨强度及降雨分布等因素对山洪灾害的共同作用,建立不同时间尺度(1、3、6h)下各影响因素与临界雨量之间的关系。将该方法应用于英那河流域山洪预警的动态临界雨量计算,并与其他临界雨量山洪预警方法进行比较。结果表明,基于API水文模型的山洪预警方法预警准确率较高,可用于山洪预警,并能为其他中小流域的山洪预警提供技术参考。     

暴雨临界曲线法在黑龙江省典型流域山洪预警中的应用

为了能够准确地进行山洪预警预报,选取烟筒山水文站所在流域为典型流域,以河道安全泄量为出发点,根据相关的经验公式计算得到最大临界雨量和最小临界雨量,判别出山洪情况,并采用暴雨临界曲线法分析计算了烟筒山水文站的三次典型暴雨过程。结果表明,采用暴雨临界曲线法能定性判别出山洪灾害发生的危害程度,其结果与实际调查情况一致,可见该方法应用于黑龙江省典型流域合理、可靠。     

基于PCA和AHP的小流域山洪灾害风险评价

为准确评价小流域山洪灾害风险,针对小流域山洪特点及成灾机理,以栾川小流域为例,选取汛期年最大1、3、6、12、24h降雨量及年均暴雨日数为致灾因子,地形高程、坡度及水系分布为孕灾环境,沿河两侧村镇人口和房屋密度为承灾体,构建了小流域山洪灾害风险评价指标体系,并采用主成分分析法(PCA)提取关键致灾因子、层次分析法(AHP)确定各指标权重,依托ArcGIS空间分析叠加功能得到小流域山洪灾害危险性分布图、易损性分布图和山洪灾害风险等级分布图。结果表明,栾川小流域中上游部分地区如常村、么坪村、新立村等所在的小流域属于山洪灾害高风险区,占流域总面积的15.4%,这些地区年最大降水量普遍较高,且沿河居民住户相对集中,山洪灾害风险等级最高;山洪灾害低风险区主要位于流域下游,如西地村、上河南村等,此结果与小流域历史山洪灾害分布情况相一致。分析结果可为有关部门防洪减灾提供依据,也可为同类小流域的山洪灾害风险评价提供参考。     

基于HEC-RAS和GIS的小东川河流域沿河村落山洪淹没范围确定

模拟预测山西省吕梁市小东川河流域的山洪淹没范围,可为山区小流域防洪减灾、水利工程建设、山洪预警和人员转移等方面提供理论依据。利用河流分析系统(HEC-RAS)模型计算山洪水位—流量关系,并与GIS相结合绘制出洪泛区范围,最终实现吕梁市小东川河流域五年一遇、二十年一遇和百年一遇的洪水淹没范围的二维可视化。模拟结果表明,该模型操作便捷,模拟效果较好,模拟结果满足防洪规划要求,为山区小流域山洪评价提供了新方法。     

山洪灾害分析评价预警雨量应用机制与实践

山洪灾害预警是山洪灾害防治的重要手段,现有遥测自动雨量站可为山洪灾害预警提供基础支撑。针对各沿河村落已有预警雨量而无法有效投入使用的问题,提出了按流域分区使沿河村落与雨量站进行一一对应,使用泰森多边形法确定了预警雨量站及雨量站预警关联机制,并将其应用于商城县化眉笼小流域中。结果表明,提取出沿河村落上游流域范围,并在该范围内搜索雨量站,将沿河村落与这些雨量站进行逻辑关系对应,在流域中使用泰森多边形法确定雨量站的预警关系,符合流域降雨在空间上的分布,能够解决目前预警雨量站空报、错报问题。     

基于蓄满超渗兼容模型的山洪灾害临界雨量探讨

山洪预警是减少山洪灾害损失的重要手段,临界雨量的确定则是山洪预警过程中重要的一环。以裴河流域为例,根据山丘区实际情况,分析流域蓄水容量分配曲线与流域下渗能力分配曲线的关系,建立蓄满超渗产流兼容模型。通过参数率定,确定模型所用参数,模拟出的洪水过程洪峰流量与实际洪水过程洪峰流量误差均在6%以内,利用模型进行山洪预警的准确率为81.25%,与水文比拟法所得预警指标相比,准确度更高。     

递进式山洪灾害风险预警研究与实践

从近年来我国山洪灾害风险预警的主要建设内容、取得的主要成效和存在的问题等方面分析了我国山洪灾害风险预警现状。针对当前山洪频发区"落地雨"预测监测难、预警信息传达不及时、精准预警难、有效转移少等问题,构建了由气象先导预警、小流域实时定向预警、社区自主预警三种模式组成的递进式预警体系,并以江西省为例进行了实践应用。该预警体系以雨情发展为主线,使山洪灾害防治区预警范围从大区域到小流域到沿河村落、预警过程从雨前到落地到水位上涨、预警精度从预报到准确,预警对象从公众到受灾群众层层递进和聚焦,互为备份和补充,形成完整的预警体系。研究成果对于提升山洪灾害风险管理水平有重要意义。     

基于动态水位流量关系的水动力洪水预报模型研究

鉴于下边界条件对水动力洪水预报模型精度的影响,采用提高下边界条件的质量来提高洪水预报精度,在考虑中下游地区洪水易受变动回水顶托影响的基础上,提出了动态处理水位流量关系下边界的方法,即利用最新信息,并采用分段线性拟合的方法动态拟合新的水位流量关系作为下一时刻的边界条件进行洪水预报,使模型边界具有一定的实时修正功能。在资水流域水动力洪水预报模型中的应用表明,该方法预报精度较高。     

基于调查评价数据的永善县山洪灾害危险评价

基于近年来的山洪灾害调查评价数据,以云南省永善县为例,在要素评价框架下提出了一种县域尺度山洪灾害危险评价方法。该方法以小流域为基本统计单元,从河道形态、小流域属性等方面细化指标体系,并综合主成分分析、层次分析法和熵值法进行指标权重设计。结果表明,永善县山洪灾害危险分布主要受褶皱山系控制、区域特征明显,高危险区约占全县小流域总量的59%,主要沿五莲峰山系贯穿县境南北,低危险区集中在县域东南低地势起伏地区。通过对比历史资料,认为该方法精度较高,可为山洪灾害调查评价工作提供补充,为小流域山洪灾害监测预警设施布设、优化山区村镇居民点和开发建设项目布局等提供指导。